材料力学の概要（1）：材料力学から荷重の分類まで

材料力学: 外力による材料内部への影響, すなわち, 材料の破壊への抵抗(である強度: strength)を考察する学問

l 材料内部の変化

  1. 変形: deformation / ひずみ(strain)で表す

 

  2. 力への抵抗: resisting / 応力(stress)で表す

 

l 変形の種類

  1. 弾性(elasticity): 外力によって変形した物体から力を取り除くと, 元の形へ戻ろうとする性質.

      A. EX) ゴム, ばね

      B. 一定の形を持つ固体にのみ現れる性質

 

   2. 塑性(plasticity): 外力によって変形した物体から力を取り除いても, 元の状態に戻らない状態/ 永久変形

l 荷重: 物体に作用する外力

   1. 作用状態による荷重の分類

      A. 軸方向荷重[=垂直荷重](Axal load=normal load): 材料の軸(垂直)方向に作用する荷重

         i. 引張荷重(tensile load) : 材料を軸方向に引っ張る向きに作用する荷重

         ii. 圧縮荷重(compressive load) : 材料を軸方向に押す向きに作用する荷重

 

      B. せん断荷重(shear load): 材料の軸に垂直な方向に作用する荷重

 

      C. 曲げ荷重(bending load): 材料を曲げるときに, 作用する荷重

 

      D. ねじり荷重(torsional and twisting load): 材料をねじるときに, 作用する荷重

 

    1. 作用時間による荷重の分類

 

        A. 静荷重:

            i. 大きさと方向が時間とともに変化しない

            ii. 大きさと方向が時間とともに変化しても, 無視できる程度の荷重

 

       B. 動荷重: 大きさや方向が時間とともに変わる.

            i. 繰返し荷重: 大きさの異なる力が連続して繰り返し作用する荷重.

            ii. 交番荷重: 大きさと方向が時間とともに変化する荷重, 振動による重ね合わせが生じる場合がある

            iii. 衝撃荷重: 瞬間的な衝撃によって大きな荷重が作用するもの.

 

    2 分布状態による分類

 

        A. 集中荷重: 特定の場所へ集中して作用する荷重

        B. 分布荷重: 一定の長さや面積に分布して作用する荷重

        C. 移動荷重: 物体の上を移動して作用する荷重

            i. EX) 列車が通過するときに, 鉄道が受ける荷重